Robot Golfeur - Gestion du Tir - Ensiwiki

ENSIMAG
Rapport - Introduction ` a la Recherche en Laboratoire
Robot Golfeur - Gestion du Tir
Alexandre Caulier
2A SLE Tuteur : Gautier Stauffer
F´evrier - Mai 2016

Table des mati`eres
1 Introduction 3
1.1 Pr´esentationduprojet.................................... 3
1.2 Int´erˆetdusujet........................................ 3
1.3 Petitglossairedugolf .................................... 3
1.4 Contextepratique ...................................... 4
1.5 Revuedelitt´erature ..................................... 4
2 Mat´eriel pour le d´eplacement 5
2.1 D´eplacement ......................................... 5
2.2 Contrˆole............................................ 5
2.3 Mat´eriel............................................ 5
3 Mat´eriel pour le tir 7
3.1 Pistolet `a CO2- ”CO2Cartridge” ............................. 7
3.2 Barre tournante - ”Spinning Bar” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 L’arbal`ete-”Crossbow” ................................... 8
3.4 Sol´eno¨ıde ........................................... 9
3.5 Conclusion .......................................... 10
4 Fonctionnement d’un sol´eno¨ıde 11
4.1 Collision............................................ 11
4.2 Force de frappe du sol´eno¨ıde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.3 Vitesse de frappe du sol´eno¨ıde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.4 ´ Equationdumouvement................................... 13
4.5 Calcul du coefficient de frottement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.6 Miseenpratique ....................................... 15
5 Contrˆole du tir 16
5.1 Transistor........................................... 16
5.2 Circuit de contrˆole th´eorique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.3 CodeArduino......................................... 17
5.4 Montageducircuit...................................... 17
6 Conclusion 19
A Mat´eriel achet´e 21
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Avant-propos
J’ai r´ealis´e mon projet d’Introduction `a la Recherche en Laboratoire au G-SCOP, le laboratoire des
Sciences pour la Conception, l’Optimisation et la Production de Grenoble. Ce laboratoire de 13 ans
travaille, grˆace `a pr`es de 200 personnes, sur 6 domaines majeurs :
- Optimisation Combinatoire
- Recherche Op´erationnelle et Syst`eme de Production
- Gestion et Conduite de Syst`emes de Production
- Conception Collaborative
- Conception Produit Process
- Syst`eme d’information, conception robuste des produits
Mon projet, ”Robot Golfeur - Gestion du Tir” a ´et´e encadr´e par Gautier Stauffer. Ce sujet me
convenait puisqu’il s’agissait pour moi de voir une application dans la vie r´eelle des cours enseign´es
`a l’ENSIMAG. Mais ´egalement d’apprendre `a utiliser des technologies tels que Arduino qui sont tr`es
utilis´ees dans l’industrie.
Plus g´en´eralement j’avais ´egalement pour objectifs en r´ealisant le projet de comprendre `a la fois
comment un laboratoire de recherche fonctionne et comment les chercheurs et doctorants travaillent
quotidiennement afin de savoir si un parcours dans le monde de la recherche pouvait m’int´eresser.
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1 Introduction
1.1 Pr´esentation du projet
Le projet porte sur le d´eveloppement d’un Robot Golfeur. L’objectif est de d´evelopper un robot
capable de se d´eplacer sur de la pelouse (plus pr´ecis´ement le ”green” d’un terrain de golf) et de tirer
dans une balle de Golf `a une vitesse d´esir´ee. Ce robot devra ˆetre programmable afin que dans le futur,
diff´erentes strat´egies puissent ˆetre impl´ement´ees et test´ees en temps r´eel.
Il existe de nombreux types de robots diff´erents capables de se d´eplacer sur un green ainsi que
de nombreuses technologies capables de mettre une balle en mouvement. Il consiste ici, de trouver la
technologie la moins complexe et la moins couteuse `a mettre en place.
Par exemple, nous verrons que accrocher un ”put” au robot n’est pas la solution la plus adapt´ee
pour le tire d’une balle par un robot.
1.2 Int´erˆet du sujet
La robotique ´etant un domaine en tr`es gros d´eveloppement et tr`es prometteuse qui m’int´eresse
´enorm´ement, ce module sera pour moi l’occasion de m’aventurer dedans pour voir ce qui existe. Je
pourrais ainsi utiliser mes comp´etences dans le domaine de l’informatique pour d´evelopper un produit
”r´eel” diff´erent d’un logiciel informatique.
Cet IRL sera ´egalement pour moi l’occasion d’en apprendre plus sur le domaine de l’´electronique et
des micro-controleurs. Le tout dans un cadre ludique avec l’objectif de joueur au golf.
1.3 Petit glossaire du golf
Pour pouvoir comprendre le sujet, il semble int´eressant d’apporter quelques d´efinitions. Le golf se
joue sur un parcours de 9 `a 18 trous. le but du joueur est de faire entrer la balle dans le trou (Hole)
en le moins de coup possible.
Un ”trou” se d´ecompose en plusieurs parties :
- Le green est la zone autour du trou. l’herbe est ras´e et le joueur y fait rouler la balle grˆace `a
des petits coups appel´es putts.
- Le fairway est le ”chemin principal” pour atteindre le green. l’herbe est tondue et le joueur y
fait des grands coups.
- Le rough est une zone de jeu o`u l’herbe est plus haute que sur le fairway. Il peut ˆetre parsem´e
d’arbres.
- Les obstacles d’eau. Notons qu’une balle donne un point de p´enalit´e au joueur.
- Les bunkers, des zones de sables.
Le putting est la technique de jeu sur le green. On y joue comme on jouerait au mini-golf : en
faisant rouler doucement la balle vers le trou. Sur le green, le terrain n’est pas forc´ement plat.
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1.4 Contexte pratique
Le sujet ´etant tr`es vaste, il a ´et´e divis´e en quatre partie, chacune r´ealis´ee par un ´etudiant :
- Cr´eation du robot avec gestion du tir (Ma partie)
- Gestion de la localisation du robot. Cela permet de savoir o`u se situe le robot par rapport `a la
balle et au trou. Cette partie du sujet fut r´ealis´ee par Chew ´etudiant ´egalement en IRL.
- Gestion de la vision du robot : `a l’aide d’une cam´era plac´ee sur le robot connaitre la position
de la balle et du trou. Cette partie fut r´ealis´ee par Hugo Matthias, ´etudiant ´egalement en IRL.
- Impl´ementation d’une intelligence artificielle pour permettre au robot de faire une partie de golf
de fa¸con autonome. Cette partie n’a pas encore ´et´e r´ealis´ee mais sera propos´ee en tant que sujet
d’un projet de sp´ecialit´e.
Dans la partie du sujet me concernant, nous cherchons `a d´eterminer le mat´eriel le plus adapt´e `a
notre situation: permettre `a un robot de jouer au golf uniquement sur la partie green du terrain. Il
n’est pas demand´e de construire un robot humano¨ıde qui simulera le comportement d’un humain en
jouant avec un ”put” de golf, le robot est libre de tirer dans la balle comme il le souhaite.
Pour r´ealiser ce projet, il a fallu se documenter sur les diff´erentes m´ethodes pour tirer dans une
balle mais ´egalement maitriser la physique qui explique le ph´enom`ene afin de pouvoir tirer `a la vitesse
d´esir´ee. De plus, pour pouvoir contrˆoler le robot comme je le voulais, il m’a fallu maitriser la tech-
nologie Arduino.
Nous verrons par la suite que les difficult´es nous ont empˆech´ees de venir au terme de ce que nous
esp´erions au d´ebut. Cela fait partie des al´eas que subissent les chercheurs et que j’ai d´ecouverts : au
d´ebut d’un travail de recherche, on sait ce qu’on a. On a parfois une id´ee du r´esultat, parfois non.
Ensuite, le chemin pour parvenir `a ce r´esultat est totalement inconnu, comme le sont le temps et les
ressources qui seront effectivement n´ecessaires.
1.5 Revue de litt´erature
De nombreux articles existent d´ej`a pour cr´eer des robots. Notamment des rapports de comp´etitions
de robotiques qui expliquent les diff´erentes technologies utilis´ees par les participants mais aussi les
analyse.
Concernant, la partie ´electronique, plusieurs articles existent pour montrer le contrˆole d’un dispositif
´electronique (le mat´eriel de tir) par un micro-contrˆoleur.
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